CC BY
10АГРОПРОМЫШЛЕННАЯ ИНЖЕНЕРИЯ
УДК 664.8.022.1
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ СЕКЦИИ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОГО ПОДОГРЕВА ПАСТЕРИЗАТОРА С
ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ КЭУ
Гербер Ю. Б., доктор технических наук, профессор;
Гаврилов А. В., кандидат технических наук, доцент;
Академия биоресурсов и природопользования ФГАОУ ВО «КФУ имени В. И. Вернадского»
В статье приведен результат аналитического определения параметров секции предварительного подогрева пастеризатора с использованием комплексного энергозамещающего устройства (КЭУ), в частности получена формула, отражающая зависимость температуры продукта, выходящего из секции регенерации, направляемого на пастеризацию от конструктивно-режимнъа параметров исследуемого процесса.
Ключевые слова: комплексное энер-гозамещающее устройство, пастери-зационно-охладительная установка, молоко, пастеризатор, регенерация.
DETERMINATION OF PARAMETERS OF SECTION OF PREHEAT OF PASTEURIZER WITH THE USE OF KEU
Gerber Y. B., Doctor of Engineerings Sciences, Professor;
Gavrilov A. V., Candidate of Engineerings Sciences, Associate Professor; Academy of Life and Environmental Sciences FSAEI HE «V. I. Vernadsky Crimean Federal University»
In the article the result of analytical determination of parameters of section of preheat of pasteurizer is resulted with the use of complex energydeputizing device (KEU), a formula, reflecting dependence of temperature of product, going out from the section of regeneration, sent to pasteurization from the structural-regime parameters of the probed process, is in particular got.
Keywords: complex energydeputi-zing device, pasteurization-cool setting, milk, pasteurizer, regeneration.
Введение. Основная задача секции регенерации в пастеризационно-охладительной установке - снижение расхода тепловой энергии на нагрев продукта за счет использования тепла пастеризованного продукта с температурой 85...90 оС, уходящего из секции выдержки пастеризатора. В случае использования секции предварительного подогрева, секция регенерации является второй ступенью подогрева продукта перед пастеризацией для снижения затрат энергии на процесс пастеризации [1, 2, 3].
Материал и методы исследований. Количество теплоты, передаваемое в секции регенерации можно выразить с помощью известной зависимости:
(1)
где ^рег - площадь поверхности теплообмена секции регенератора, м2;
К - коэффициент теплопередачи, Вт/м2-К;
At - разность между температурами нагреваемого и охлаждаемого продукта, оС;
т - продолжительность процесса, с. Разность температур:
tм1 - температура пастеризованного молока, поступающего в секцию регенерации, оС;
tм2 - температура сырого молока, поступающего в секцию регенерации, оС.
В данном случае Q рег - это количество теплоты, которое передается нагреваемому продукту в указанной секции.
Расход тепла на нагрев молока в секции регенерации:
(3)
где См1 - количество горячего молока в секции регенерации, кг;
^ - температура пастеризованного молока на выходе из секции регенерации, оС.
Приравнивая правые части уравнений (3) и (2):
с ' ^мг)
К ' (см1 - ^мг) ' т
(4)
"м1 с \1м1 ьм1/ грег Л ч'-м!
Для продукта, поступающего на пастеризацию и пастеризованного молока справедливо равенство:
Н * ~ Ьм1 "Т" Ы2
£М1 "Ь tм2 — + £„7 + tn
где tос - температура продукта, отдаваемая в окружающую среду за счет тепло-потерь через стенки пастеризатора, оС.
Решая приведенное уравнения относительно tм1 получим:
(5)
Уравнение, отражающее количество передаваемой теплоты в процессе теплообмена, с учетом полученного выражения:
'м1
С ' С-М2 + '•ОС ^мг) — ^рег ' к ■ Т ■ + + ^ос
(6)
Результаты и обсуждение. Решим полученное уравнение относительно температуры продукта, выходящего из секции регенерации [4, 5]. Для этого рассмотрим несколько вариантов работы пастеризационной установки в линии переработки молока:
1 - пастеризация поступающего на переработку молока без сепарирования. При этом температура исходного молока, поступающего в секцию пастеризации:
где to - температура молока, поступающего на переработку, оС;
&„.„ - приращение температуры продукта в секции предварительного подогрева, оС.
2 - поступающее на переработку молоко сепарируется, для чего оно нагревается до 35.. .40 оС, а после сепарирования подается на пастеризацию. В этом случае температура молока, поступающего в секцию регенерации может быть представлена уравнением:
£м2 = £<э + ¿•наг+^л.л (7)
где - температура подогрева молока перед сепарированием.
Если учесть, что подогрев перед сепарированием может осуществляться в секции предварительного подогрева с использованием КЭУ, то выражение (7) примет вид: ^ ^
Подставляя выражение (8) в формулу (6), получаем:
Решим полученное уравнение относительно температуры молока, выходящего из секции регенерации направляемого на пастеризацию. Для этого введем следующие обозначения:
— £п + ДЪ-,
м2
о
11.11
С учетом этого уравнение (9) примет следующий вид:
м!
Выражая Ср, получаем. ьр =
Пусть
Тогда
А
'р
Учитывая уравнение (8), получаем:
А
'р
Отсюда
-Ь t0 -Ь 2 Лtn n tl
(11)
Выводы. Полученная формула отражает зависимость температуры продукта, выходящего из секции регенерации, направляемого на пастеризацию от конструктивно-режимных параметров исследуемого процесса. Анализ полученного выражения позволяет сделать следующие выводы:
1. Первое слагаемое уравнения - это взаимосвязь таких показателей, как масса поступающего на переработку продукта, площадь поверхности секции регенерации, коэффициент теплопередачи; разность в числителе отражает в большей степени эффективность работы секции в целом, учитывая параметры двух потоков продукта: пастеризованного, и направляемого на пастеризацию. Так как указанные параметры коррелированны, значение первого слагаемого уравнения стремится к константе, диапазон его изменения невелик;
2. Значение температуры молока, выходящего из секции регенерации будет повышаться при увеличении двух последующих слагаемых уравнения -температуры исходного продукта, и приращения температуры в секции предварительного подогрева, что очевидно и подтверждает суть происходящего в пастеризаторе процесса;
3. Значение температуры молока, выходящего из секции регенерации снижается при увеличении значения потерь температуры в секции регенерации. Эта формула справедлива для случая, когда молоко подвергается сепарированию.
Для случая, когда молоко пастеризуется без предварительного сепарирования выражение примет следующий вид:
В данном случае влияние работы секции предварительного подогрева с использованием КЭУ будет не столь значительным.
Список использованных источников:
1. Гербер Ю. Б. Перспективы энергосбережения при переработке с/х продукции // Научные труды ученых Крымского государственного аграрного университета (технические науки). Вып. 69. - Симферополь, 2002, -С.10-18.
2. Гербер Ю. Б. Пути снижения энергозатрат в животноводстве и переработке сельскохозяйственной продукции // Научные труды ученых Крымского государственного аграрного университета
References:
1. Gerber Y. B. Prospects of energy-savings at processing of s/kh products of // Scientific labours of scientists of the Crimean state agrarian university (engineerings sciences). Vyp. 69. -Simferopol, 2002, - P. 10-18.
2. Gerber Y. B. Ways of decline of energozatrat in a stock-raising and processing of agricultural produce of // Scientific labours of scientists of the Crimean state agrarian university (engineerings sciences). Vyp. 68. - Simferopol, 2002 - P. 25-31.
(технические науки). Вып. 68. - Симферополь, 2002 - С. 25-31.
3. Гербер Ю. Б. Перспективы использования возобновляемых источников энергии в отраслях АПК // Научные труды ЮФ «КАТУ» НАУ (технические науки). Вып. 113. - Симферополь, 2008, - С. 3-6.
4. Бекман У. Расчет систем солнечного теплоснабжения / У. Бекман, С. Клейм, Д. Деффи, - М.: Энергоиз-дат. - 1982. - 76 с.
5. Borde-Jekona Bias Mantenimiento de la calidad de la leche pasterizada у ultra pasterizada a diferentes temperaturas de conservation // Alimentaria/ -1995. - V. 33. - № 263. - Р. 67-69.
3. Gerber Y. B. Prospects of the use of renewable energy sources in industries of ARK of // Scientific labours of YUF «KATU» NAU (engineerings sciences). Vyp. 113. - Simferopol, 2008, - P. 3-6.
4. Bekman U. Raschet systems of sun teplosnabzheniya / U. Bekman, C. Klaym, D. Deffi, - M.: Energoizdat. -1982. - 76 p.
5. Borde-Jekona Bias Mantenimiento de la calidad de la leche pasterizada y ultra pasterizada a diferentes temperaturas de conservation // Alimentaria/ -1995. - V.33. - № 263. - P. 67-69.
Сведения об авторах:
Гербер Юрий Борисович - доктор технических наук, профессор, заместитель директора Академии биоресурсов и природопользования по учебной работе, профессор кафедры технологии и оборудования производства и переработки продукции животноводства Академии биоресурсов и природопользования ФГАОУ ВО «КФУ имени В. И. Вернадского», е-тай: gerber_1961@mail.ru, 295492, п. Аграрное, Академия биоресурсов и природопользования ФГАОУ ВО «КФУ им. В. И. Вернадского»;
Гаврилов Александр Викторович -кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры технологии и оборудования производства и переработки продукции животноводства Академии биоресурсов и природопользования
Information about the authors:
Gerber Yriy Borisovych - Doctor of Engineerings Sciences, Professor, the deputy director of the Academy of Life and Environmental Sciences on educational work, Professor of department of technology and equipment of production and processing of products of stock-raising Academy of Life and Environmental Sciences FSAEI HE «V. I. Ver-nadsky Crimean Federal University», e-mail: gerber_1961@mail.ru, Academy of Life and Environmental Sciences FSAEI HE «V. I. Vernadsky Crimean Federal University» 295492, Republic of Crimea, Simferopol, Agrarnoe;
Gavrilov Alexander Viktorovich -Candidate of Engineerings Sciences, Associate Professor, Associate Professor of department of technology and equipment of production and processing
ФГАОУ ВО «КФУ имени В. И. Вернадского», заместитель декана факультета механизации производства и технологии переработки сельскохозяйственной продукции Академии биоресурсов и природопользования по учебной работе, е-тай: tehfac@ mail.ru, 295492, п. Аграрное, Академия биоресурсов и природопользования ФГАОУ ВО «КФУ им. В. И. Вернадского».
of products of stock-raising Academy of Life and Environmental Sciences FSAEI HE «V. I. Vernadsky Crimean Federal University», deputy of dean of faculty of mechanization of production and technology of processing of agricultural produce of the Academy of Life and Environmental Sciences, e-mail: tehfac@mail.ru, Academy of Life and Environmental Sciences FSAEI HE «V. I. Vernadsky Crimean Federal University» 295492, Republic of Crimea, Simferopol, Agrarnoe.
